Un grupo de científicos españoles y argentinos experimentaron con los residuos de yerba mate que ellos mismos consumen, y probaron la posibilidad de originar plástico ecológico con ese insumo orgánico. Es que para reforzar un modelo de plástico biodegradable aprovecharon la actividad antioxidante de la fermentación de la kombucha, que está directamente relacionada con la alta cantidad de compuestos bioactivos en la infusión popular.

El equipo científico propuso que este plástico biodegradable podría ser usado para envoltorios de otros alimentos.

La actividad antioxidante de la yerba mate es bien conocida por la ciencia y se debe, principalmente, a su composición de elementos fenólicos; incluso, los desechos de yerba mate, todavía pueden proporcionar actividad antioxidante.

En este estudio, se utilizaron residuos de yerba mate para producir una bebida de kombucha y la celulosa microbiana obtenida como subproducto se utilizó para reforzar una matriz de plástico biodegradable, conocido como ácido poliláctico. Los resultados de esta investigación fueron publicados el mes pasado en la revista Polymers, una publicación científica de acceso abierto revisada por pares sobre la ciencia de los polímeros que se publica quincenalmente en internet.

“La yerba mate prístina (Taragüí, Virasoro, Argentina) se usó tal cual, mientras que el desecho de yerba mate se obtuvo del residuo de la infusión de mate después de nuestro consumo”, explicó el equipo de investigación. El trabajo fue realizado por Ángel Agüero, Esther Corral Perianes, Sara Soledad Abarca de las Muelas, Diego Lascano, María del Mar de la Fuente García-Soto, Mercedes Ana Peltzer, Rafael Balart y Marina Patricia Arrieta.

Beneficios y desventajas

Los polímeros biodegradables y de base biológica han ganado atención para las aplicaciones de envasado de alimentos con el fin de reducir el consumo de recursos no renovables y evitar la acumulación de desechos plásticos en el ambiente. Entre otros biopolímeros, el ácido poliláctico ha emergido en el mercado como el plástico de base biológica y biodegradable más utilizado, debido a sus múltiples ventajas, tales como sus características ambientalmente benignas, disponibilidad en el mercado a un costo competitivo, facilidad de procesamiento mediante las tecnologías existentes actualmente para termoplásticos con base en gasolina (es decir, extrusión, moldeo por inyección, etc.), alta transparencia y biodegradabilidad inherente.

Sin embargo, este plástico también presenta algunas desventajas para la producción de películas que dificultan su explotación industrial en los sectores de envasado de alimentos o agricultura, como su sensibilidad a la degradación térmica, el rendimiento de barrera deficiente y su naturaleza inherentemente frágil. Su degradabilidad en el ambiente requiere que se cumplan unas condiciones específicas (medio de compostaje a 58°C, pH en torno a 7,5, humedad relativa del 60% y aireación adecuada), incluso por períodos cortos de tiempo.

Reciclado mecánico

El modelo de economía lineal genera altos niveles de residuos plásticos y crea una dependencia entre el desarrollo económico y la entrada de nuevos plásticos vírgenes al sistema. Por lo tanto, el uso de ácido poliláctico reciclado mecánicamente para envasado de alimentos o aplicaciones agrícolas está ganando interés.

Investigaciones previas concluyeron que el reciclaje mecánico genera menos impacto que el reciclaje químico, debido a que los polímeros reciclados mecánicamente se producen utilizando menos energía y menos insumos que otros destinos. Sin embargo, el consumo de bioplásticos todavía es bajo en la actualidad y pueden considerarse contaminantes en los flujos de reciclaje de plásticos, debido a que pueden afectar el rendimiento mecánico de procesos de reciclaje bien implementados de otros plásticos, como el tereftalato de polietileno (PET), el polipropileno (PP) y poliestireno (PS).

Seguridad europea

Aunque la Comisión Europea promueve el aumento de plástico reciclado en los envases de alimentos como requisito previo esencial para su estrategia de introducir plásticos reciclados en una economía circular, la legislación actual no permite el uso directo de plásticos reciclados provenientes de flujos reciclados para el contacto con alimentos. Esto se debe a que dichos procesos de reciclado tienen su origen en residuos, y la legislación establece requisitos estrictos en materia de seguridad alimentaria (por la transferencia de sustancias que puedan afectar a la salud humana, o a la calidad de los alimentos, y seguridad microbiológica).

En este contexto, durante la producción industrial de productos plásticos, se producen varias piezas con defectos, se rechazan de la línea de producción y luego se desechan. Estas piezas rechazadas se pueden reprocesar y utilizar para producir pellets reciclados que no proceden de flujos de residuos y son de origen conocido.

Reproceso

En un trabajo anterior, el ácido poliláctico fue reprocesado hasta seis veces, y se observó que las principales pérdidas se producían cuando este plástico biodegradable se sometía a más de cuatro ciclos de reprocesamiento, mientras que la baja degradación se encontraba entre uno y tres ciclos de reprocesamiento.

Es por esto que el uso de cargas de refuerzo con actividad antioxidante como aditivos ha ganado interés con el propósito de proteger la matriz polimérica de la degradación térmica y aumentar la resistencia mecánica del ácido poliláctico reciclado.

Kombucha

Otro sector industrial que genera una gran cantidad de residuos y que puede introducirse en el sector del envasado de alimentos para la elaboración de composites y/o nanocompositos de alta tecnología es la industria alimentaria. La bebida de kombucha es una bebida probiótica popular que normalmente se produce mediante la fermentación de té azucarado con una comunidad simbiótica de bacterias y levaduras que implica interacciones cooperativas y competitivas.

La película celulósica es un subproducto de la industria del té de kombucha, pero es muy interesante para la industria del plástico. El té de kombucha se ha fermentado en varias infusiones azucaradas (es decir, té negro, té verde, yerba mate, etc.).

La actividad antioxidante de la celulosa microbiana obtenida de la fermentación de la kombucha está directamente relacionada con la alta cantidad de compuestos bioactivos en la infusión utilizada para su fermentación, tales como fenoles, taninos, catequinas, flavonoides, etc., los cuales se descomponen en sus formas más simples durante la fermentación.

De hecho, se ha observado que la celulosa obtenida de la kombucha fermentada en infusiones azucaradas de yerba mate posee una alta actividad antioxidante.

Residuos sin aprovechar

La yerba mate (Ilex paraguariensis) es un árbol de la región subtropical de América del Sur que crece en una zona limitada dentro de Argentina, Brasil y Paraguay, donde tiene un importante destino comercial debido al alto consumo de hojas secas de yerba mate en forma de infusión, que se conoce simplemente como “mate”. Su alto consumo hace que se desperdicie una gran cantidad de yerba mate sin ningún tipo de revalorización.

Por ejemplo, en 2020, el consumo de yerba mate en Argentina superó los 310 millones de kg.

Éxito

Ante esta situación, el objetivo principal de la presente investigación fue obtener películas sostenibles y activas a partir de la revalorización de residuos plásticos y de la industria alimentaria.Los materiales se prepararon a base de ácido poliláctico reciclado mecánicamente y partículas celulósicas extraídas de kombucha fermentada en residuos de yerba mate.

Las partículas de celulosa microbiana se obtuvieron con éxito a partir de la bebida de kombucha fermentada tanto en infusión, yerba mate prístina y residuos de yerba mate. Además, se utilizaron para reforzar una matriz de ácido poliláctico plastificado sometida a tres ciclos de extrusión, con el objetivo de simular la revalorización del mismo a partir de productos industriales rechazados durante la línea de producción. 

Todas las películas resultaron ser ópticamente transparentes y las micrografías  revelaron una buena dispersión de las partículas de celulosa microbiana en la matriz polimérica reprocesada.